题目内容
如图,在正方体ABCD—A1B(1)求AD和B
(2)证明平面EB1D⊥平面B1CD;
(3)求二面角E-B
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解法一:(1)解:正方体ABCD—A1B
∴AD与B
∵∠B1CB=45°,∴AD和B
(2)证明:取B
连结BF,EG,GF.?
∵CD⊥平面BCC1B1,?
∴DC⊥BF.?
又BF⊥B
∴BF⊥平面B1CD. ?
∵GF ![]()
CD,BE![]()
CD,??
∴BE
GF.∴四边形BFGE是平行四边形.?
∴BF∥GE.∴EG⊥平面B1CD. ?
又EG
平面EB1D,?
∴平面EB1D⊥平面B1CD. ?
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(3)解:连结EF.
∵CD⊥B
又EG⊥平面B1CD,EF⊥B
∴∠EFG为二面角E-B
设正方体的棱长为a,则在△EFG中,?
GF=
a,EF=
a,
∴cos∠EFG=
=
.
∴二面角E-B
. ?
解法二:不妨设正方体的棱长为2个长度单位,?
且设
=i,
=j,
=k.?
以i,j,k为坐标向量建立如图所示的空间直角坐标系D—xyz.??
(1)解:∵D(0,0,0),A(2,0,0),C(0,2,0),B1(2,2,2),?
∴
=(2,0,0),
=(2,0,2), ?
cos〈
,
〉=
=
=
.?
∴AD与B
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(2)证明:取B1D的中点F,连结EF.∵F(1,1,1),E(2,1,0),?
∴
=(-1,0,1),
=(0,2,0),
=0,
=0.? ?
∴EF⊥CD,EF⊥CB1.?
∵CD与CB1相交,∴EF⊥平面B1CD. ?
又EF
平面EB1D,∴平面EB1D⊥平面B1CD. ?
(3)解:设平面B1CD的法向量M=(1,a,B),?
由
?
解得c=0,B=-1,∴M=(1,0,-1). ?
设平面EB
由![]()
解得c=-2,D=1,∴n=(-1,-2,1). ?
∴cos〈m,n〉=
=
=-
. ?
∴二面角EB1CD的大小为arccos
.